포스코, 글로벌 그린철강 시대 이끈다

기획시리즈
포스코 탄소중립 정책 현재와 미래
④ 포스코 수소환원제철공법
탄소중립 핵심은 수소환원제철
코크스 대신 100% 수소 사용
전세계 철강사 탄소중립 주도
2050년 세계최고 혁신기술 적용

포스코가 2050 탄소중립을 선언한 가운데 최정우(맨 앞쪽) 포스코그룹 회장이 2021년 9월 8일 수소모빌리티쇼의 포스코그룹 부스를 관람하고 있다.

철은 인류 문명의 획기적인 발전을 가져왔다.

그러한 철이 이제는 환경오염이라는 인류 공동의 문제에 직면해 있다. 철강생산 과정에서 이산화탄소를 배출하기 때문이다.

국내는 2018년 기준(직접+공정배출) 철강산업이 약 40%를 비롯해 석유화학과 정유산업 22%, 시멘트 15%, 반도체와 디스플레이를 포함하는 전기·전자 8%, 자동차·조선 등을 포함하는 기계산업이 1.2%의 탄소를 배출하고 있다. 이런 상황에서 포스코를 비롯해 세계 철강사들은 친환경적인 철강 제조 기술을 다각도로 연구개발(R&D)을 하고 있다.

포스코는 포항·광양제철소에 대규모 녹지공간 조성과 석탄 등 철강 원료를 밀폐된 공간에 저장하는 사일로 시설에 이어 탄소의 포집 및 전환(CCU)기술을 연구하고 있다. 여기에 궁극적으로 수소환원제철공법을 연구개발하면서 2050 탄소중립(탄소배출 제로) 목표를 선언했다. 2050은 포스코의 수소환원제철공법이 본격적으로 적용되는 시기를 의미한다.

철을 만들기 위해서는 기본 원료인 코크스 등이 사용되는데, 이는 온실가스 배출의 주요 원인이 된다.

수소환원제철은 코크스 대신 100% 수소(H2)를 사용해 직접환원철(DRI)을 만들고 이를 전기로에서 녹여 쇳물을 생산하는 기술로, 그 과정에서 탄소배출이 없기 때문에 철강업계 탄소중립을 위한 솔루션으로 꼽힌다. 즉 수소환원제철은 철강생산 단계부터 탄소를 원천 차단하는 것이다.

포스코는 2022년 7월 포항 기술연구원에서 영국의 플랜트 건설사 프라이메탈스와 수소환원제철 엔지니어링 기술 협력 업무협약을 체결했다.

수소환원제철 데모플랜트 설계에 착수하고 2050 탄소중립 로드맵의 첫발을 내디딘 것이다.

포스코는 현재 수소가 25% 포함된 환원가스를 사용하는 파이넥스 설비를 가동 중이며, 파이넥스 기술을 기반으로 포스코형 수소환원제철 모델인 하이렉스(HyREX)를 개발하고 있다.

파이넥스는 포스코가 2007년 세계 최초로 상용화에 성공한 혁신기술이다. 제선 연·원료인 철광석과 석탄을 덩어리 형태로 만드는 소결 및 코크스 공정을 생략하고 가루 형태 그대로 사용하는 공법이다. HyREX 역시 철광석을 가루인 분광 상태에서 직접 수소와 접촉시켜 환원하는 방식을 따를 예정이다.

김희 포스코 탄소중립담당 상무는 “저탄소 철강산업 체제로의 전환 가속화를 위해 노력하고 있다”면서 “기존 전통의 철강산업을 친환경 블루오션 사업으로 탈바꿈할 것”이다고 말했다.

포스코는 탄소중립을 위해 전세계 철강사의 최고 혁신기술인 수소환원제철공법의 연구개발에 들어갔다. 사진은 수소환원제철 공정. — 포스코는 탄소중립을 위해 전세계 철강사의 최고 혁신기술인 수소환원제철공법의 연구개발에 들어갔다. 사진 맨 위로부터 고로공정, 파이넥스 공정, 수소환원제철 공정.

포스코는 세계 철강사들 가운데 탄소중립을 주도하고 있다.

포스코는 2021년 10월 6일 서울에서 수소환원제철 국제포럼을 개최했다. 세계 철강업계가 탄소중립이라는 공동 목표 달성을 위해 수소환원제철을 중심으로 기술과 개발 경험을 공유하는 새로운 실험의 시작이었다.

포럼은 세계 최초의 글로벌 수소환원제철 행사로, 전세계 철강 전문가들이 모여 철강산업의 탄소중립 방안을 논의해보자는 포스코의 제안에 세계 철강업계가 호응하면서 성사됐다.

최정우 포스코그룹 회장은 개회사에서 “포럼을 통해 수소환원제철기술의 개방형 개발 플랫폼을 제안하는 등 탄소중립 실현을 위한 다양한 어젠다를 제시해 글로벌 그린철강 시대를 주도하겠다”고 밝혔다.

포스코는 지난해에도 이 포럼을 스웨덴에서 개최했다. 수소환원제철은 1990년대부터 기술 개발이 시작된 가운데 최근 시험 설비가 가동됐다.

상용화를 위해서는 규모 확대, 규모의 경제 확보, 수소와 재생에너지 같은 그린 인프라 확보가 필요할 것으로 보인다.

친환경 제철소 구현을 위해 30여 년을 내다보는 중장기적인 세계 철강사의 최고 혁신기술인 수소환원제철공법을 포스코가 추진하고 있다.

이진수기자 다른기사 보기